Spring Boot 中的 WebSocketSession 是什么，原理，如何使用
介绍
在现代 Web 应用程序中，实时通信是一个非常常见的需求。传统的 HTTP 协议是无法支持实时通信的，因为它是一种无状态协议，每次请求都是独立的，无法保持连接。为了解决这个问题，WebSocket 协议被引入。WebSocket 协议是一种双向通信协议，它允许服务器和客户端之间建立持久连接，实现实时通信。
Spring Boot 是一个非常流行的 Java Web 框架，它提供了对 WebSocket 的支持。Spring Boot 的 WebSocket 模块提供了一组用于构建 WebSocket 应用程序的 API 和工具，其中 WebSocketSession 是其中一个核心概念。
本文将介绍 WebSocketSession 的概念、原理和使用方法。
WebSocketSession 概念
WebSocketSession 是一个 WebSocket 连接的会话对象。每当客户端与服务器建立一个 WebSocket 连接时，服务器都会创建一个新的 WebSocketSession 对象。WebSocketSession 对象代表了服务器和客户端之间的一个持久连接，可以用来发送和接收消息。
WebSocketSession 接口定义了一组用于与客户端进行通信的方法。这些方法包括：
void sendMessage(TextMessage message)：发送文本消息。void sendMessage(BinaryMessage message)：发送二进制消息。void sendMessage(PongMessage message)：发送 Pong 消息。void close()：关闭 WebSocket 连接。boolean isOpen()：检查 WebSocket 连接是否打开。
WebSocketSession 还提供了一些其他的方法，例如获取会话 ID、获取远程地址等。
WebSocketSession 原理
在使用 WebSocketSession 之前，我们需要了解一些 WebSocket 的原理。
WebSocket 协议是一个基于 HTTP 的协议。在客户端和服务器建立 WebSocket 连接之前，客户端和服务器之间首先要建立一个普通的 HTTP 连接。当客户端发送一个包含 WebSocket 握手信息的 HTTP 请求时，服务器会将其升级为 WebSocket 连接。在升级完成后，客户端和服务器之间的通信就变成了基于 WebSocket 协议的双向通信。
在 Spring Boot 中，使用 WebSocketSession 进行通信的过程与上述原理类似。当客户端和服务器建立 WebSocket 连接时，服务器会创建一个新的 WebSocketSession 对象。客户端和服务器之间的通信就是通过这个 WebSocketSession 对象进行的。
WebSocketSession 使用
在 Spring Boot 中使用 WebSocketSession 需要进行以下步骤：
添加依赖
首先，我们需要在项目中添加 Spring Boot 的 WebSocket 依赖。在 Maven 中，可以通过以下方式添加依赖：
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-websocket</artifactId>
</dependency>
配置 WebSocket
接下来，我们需要配置 WebSocket。在 Spring Boot 中，可以通过实现 WebSocketConfigurer 接口来配置 WebSocket。WebSocketConfigurer 接口定义了一个 configureWebSocket 方法，我们可以在这个方法中注册 WebSocket 处理器和拦截器。
下面是一个示例 WebSocketConfigurer 的实现：
@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
@Override
public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
registry.addHandler(webSocketHandler(), "/websocket")
.setAllowedOrigins("*");
}
@Bean
public WebSocketHandler webSocketHandler() {
return new CustomWebSocketHandler();
}
}
在上面的示例中，我们实现了 WebSocketConfigurer 接口，并注册了一个 WebSocket 处理器。在 registerWebSocketHandlers 方法中，我们调用了 addHandler 方法来注册 WebSocket 处理器，并指定了 WebSocket 的路径。在这个示例中，WebSocket 的路径是 “/websocket”。setAllowedOrigins 方法用于设置允许的来源，这里设置为 “*” 表示允许所有来源。
实现 WebSocket 处理器
接下来，我们需要实现 WebSocket 处理器。WebSocket 处理器负责处理客户端发送的消息，并向客户端发送响应消息。在 Spring Boot 中，可以通过实现 WebSocketHandler 接口来实现 WebSocket 处理器。
下面是一个示例 WebSocketHandler 的实现：
public class CustomWebSocketHandler implements WebSocketHandler {
@Override
public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
System.out.println("WebSocket connection established: " + session.getId());
}
@Override
public void handleMessage(WebSocketSession session, WebSocketMessage<?> message) throws Exception {
System.out.println("Received message: " + message.getPayload());
session.sendMessage(new TextMessage("Hello, " + message.getPayload() + "!"));
}
@Override
public void handleTransportError(WebSocketSession session, Throwable exception) throws Exception {
System.out.println("WebSocket transport error: " + exception.getMessage());
}
@Override
public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus closeStatus) throws Exception {
System.out.println("WebSocket connection closed: " + closeStatus.getCode() + " - " + closeStatus.getReason());
}
@Override
public boolean supportsPartialMessages() {
return false;
}
}
在上面的示例中，我们实现了 WebSocketHandler 接口，并重写了其中的几个方法。afterConnectionEstablished 方法在建立 WebSocket 连接后被调用，可以在这个方法中进行一些初始化操作。handleMessage 方法用于处理客户端发送的消息，并向客户端发送响应消息。handleTransportError 方法在 WebSocket 传输发生错误时被调用。afterConnectionClosed 方法在 WebSocket 连接关闭后被调用，可以在这个方法中进行一些清理操作。supportsPartialMessages 方法用于设置是否支持部分消息传输。
使用 WebSocketSession
使用 WebSocketSession 进行通信非常简单。在 WebSocket 处理器中，可以将 WebSocketSession 对象保存下来，并在需要发送消息时使用它。下面是一个示例：
public class CustomWebSocketHandler implements WebSocketHandler {
private List<WebSocketSession> sessions = new CopyOnWriteArrayList<>();
@Override
public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
System.out.println("WebSocket connection established: " + session.getId());
sessions.add(session);
}
@Override
public void handleMessage(WebSocketSession session, WebSocketMessage<?> message) throws Exception {
System.out.println("Received message: " + message.getPayload());
for (WebSocketSession s : sessions) {
if (s.isOpen()) {
s.sendMessage(new TextMessage("Hello, " + message.getPayload() + "!"));
}
}
}
@Override
public void handleTransportError(WebSocketSession session, Throwable exception) throws Exception {
System.out.println("WebSocket transport error: " + exception.getMessage());
}
@Override
public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus closeStatus) throws Exception {
System.out.println("WebSocket connection closed: " + closeStatus.getCode() + " - " + closeStatus.getReason());
sessions.remove(session);
}
@Override
public boolean supportsPartialMessages() {
return false;
}
}
在上面的示例中，我们将所有连接到服务器的 WebSocketSession 对象保存到一个列表中。在 handleMessage 方法中，我们遍历这个列表，并向所有客户端发送响应消息。
客户端使用 WebSocketSession
在客户端使用 WebSocketSession 也非常简单。下面是一个示例：
var socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/websocket");
socket.onopen = function(event) {
console.log("WebSocket connection established");
socket.send("World");
};
socket.onmessage = function(event) {
console.log("Received message: " + event.data);
};
socket.onclose = function(event) {
console.log("WebSocket connection closed: " + event.code + " - " + event.reason);
};
在上面的示例中，我们创建了一个 WebSocket 对象，并指定了 WebSocket 的路径。在 onopen 方法中，我们发送了一个消息。在 onmessage 方法中，我们处理服务器发送的响应消息。在 onclose 方法中，我们处理 WebSocket 连接关闭事件。
总结
WebSocketSession 是 Spring Boot 中用于与客户端进行 WebSocket 通信的核心概念。在使用 WebSocketSession 时，我们需要先添加 Spring Boot 的 WebSocket 依赖，然后配置 WebSocket，并实现一个 WebSocket 处理器，最后在处理器中使用 WebSocketSession 进行通信。客户端也可以使用 WebSocketSession 进行通信，非常简单。
总的来说，WebSocketSession 是实现 WebSocket 通信的关键。它提供了一组用于与客户端进行通信的方法，可以用来发送和接收消息。在 Spring Boot 中，使用 WebSocketSession 进行通信非常方便，只需要实现一个 WebSocket 处理器，并使用 WebSocketSession 进行通信即可。
代码示例：
WebSocket 处理器
public class CustomWebSocketHandler implements WebSocketHandler {
private List<WebSocketSession> sessions = new CopyOnWriteArrayList<>();
@Override
public void afterConnectionEstablished(WebSocketSession session) throws Exception {
System.out.println("WebSocket connection established: " + session.getId());
sessions.add(session);
}
@Override
public void handleMessage(WebSocketSession session, WebSocketMessage<?> message) throws Exception {
System.out.println("Received message: " + message.getPayload());
for (WebSocketSession s : sessions) {
if (s.isOpen()) {
s.sendMessage(new TextMessage("Hello, " + message.getPayload() + "!"));
}
}
}
@Override
public void handleTransportError(WebSocketSession session, Throwable exception) throws Exception {
System.out.println("WebSocket transport error: " + exception.getMessage());
}
@Override
public void afterConnectionClosed(WebSocketSession session, CloseStatus closeStatus) throws Exception {
System.out.println("WebSocket connection closed: " + closeStatus.getCode() + " - " + closeStatus.getReason());
sessions.remove(session);
}
@Override
public boolean supportsPartialMessages() {
return false;
}
}
WebSocket 配置器
@Configuration
@EnableWebSocket
public class WebSocketConfig implements WebSocketConfigurer {
@Override
public void registerWebSocketHandlers(WebSocketHandlerRegistry registry) {
registry.addHandler(webSocketHandler(), "/websocket")
.setAllowedOrigins("*");
}
@Bean
public WebSocketHandler webSocketHandler() {
return new CustomWebSocketHandler();
}
}
客户端代码
var socket = new WebSocket("ws://localhost:8080/websocket");
socket.onopen = function(event) {
console.log("WebSocket connection established");
socket.send("World");
};
socket.onmessage = function(event) {
console.log("Received message: " + event.data);
};
socket.onclose = function(event) {
console.log("WebSocket connection closed: " + event.code + " - " + event.reason);
};
参考文献
- Spring Boot Reference Guide: https://docs.spring.io/spring-boot/docs/current/reference/htmlsingle/#boot-features-websockets
- WebSocket Protocol Specification: https://tools.ietf.org/html/rfc6455
